集成计数器及其应用实验报告

1 / 13 北京科技大学实验报告

学院： 高等工程师学院 专业： 自动化（卓越计划） 班级：自E181

姓名： 杨威 学号： 41818074 实验日期：2020 年5月26日

一、实验名称： 集成计数器及其应用 1、实验内容与要求 （1）用74161和必要逻辑门设计一个带进位输出的10进制计数器，采用同步置数方法设计； （2）用两个74161和必要的逻辑门设计一个带进位输出的60进制秒计数器； 2、实验相关知识与原理 （1）74161是常用的同步集成计数器，4位2进制，同步预置，异步清零。 引脚图

功能表

2 / 13 其中X代表任意状态，。 3、10进制计数器 （1）实验设计 1）确定输入/输出变量 输入变量：时钟信号CLK、复位信号CLRN； 输出变量：计数输出QD、QC、QB、QA，进位输出RCO，显示译码输出OA、OB、OC、OD、OE、OF、OG 2）计数范围：0000-1001 3）预置数值：0000 4）置数控制端LDN：计数到1001时输出低电平 5）进位输出RCO：计数到1001时输出高电平 画出如下状态转换表： CP QDQCQBQA 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 7 1000 9 1001 10 0000 （2）原理图截图 3 / 13 （3）实验仿真 仿真波形如下

功能验证表格 CLRN

QD QC QB QA RCO 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 4 / 13 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 4、60进制秒计数器 （1）实验设计 1）确定输入/输出变量 输入变量：时钟信号CLK、复位信号CLRN； 输出变量：计数十位输出QD2、QC2、QB2、QA2和计数个位输出QD1、QC1、QB1、QA1，进位输出RCO 2）计数范围：0000 0000-0101 1001 3）预置数值：0000 0000 4）置数控制端LDN1（个位）：计数到0101 1001时输出低电平 5）清零端CLRN2（十位）：计数到0110时输出低电平 6）ENT：个位计数到1001时输出高电平 7）进位输出RCO：计数到1001时输出高电平 画出如下状态转换表 CP QD2QC2 QB2QA2 QD1QC1 QB1QA1 CP QD2QC2 QB2QA2 QD1QC1 QB1QA1 CP QD2QC2 QB2QA2 QD1QC1 QB1QA1 0 0000 0000 20 0010 0000 40 0100 0000 1 0000 0001 21 0010 0001 41 0100 0001 2 0000 0010 22 0010 0010 42 0100 0010 3 0000 0011 23 0010 0011 43 0100 0011 4 0000 0100 24 0010 0100 44 0100 0100 5 0000 0101 25 0010 0101 45 0100 0101 6 0000 0110 26 0010 0110 46 0100 0110 7 0000 0111 27 0010 0111 47 0100 0111 8 0000 1000 28 0010 1000 48 0100 1000 9 0000 1001 29 0010 1001 49 0100 1001 10 0001 0000 30 0011 0000 50 0101 0000 11 0001 0001 31 0011 0001 51 0101 0001 12 0001 0010 32 0011 0010 52 0101 0010 13 0001 0011 33 0011 0011 53 0101 0011 14 0001 0100 34 0011 0100 54 0101 0100 5 / 13 15 0001 0101 35 0011 0101 55 0101 0101 16 0001 0110 36 0011 0110 56 0101 0110 17 0001 0111 37 0011 0111 57 0101 0111 18 0001 1000 38 0011 1000 58 0101 1000 19 0001 1001 39 0011 1001 59 0101 1001 60 0000 0000 （2）设计原理图截图

广东海洋大学学生实验报告书（学生用表）

实验名称 课程名称 课程号

学院(系) 专业 班级 学生姓名 学号 实验地点 实验日期

实验4 计数器及其应用

一、实验目的

1、熟悉中规模集成计数器的逻辑功能及使用方法

2、掌握用74LS161构成计数器的方法

3、熟悉中规模集成计数器应用

二、实验原理

计数器是典型的时序逻辑电路，它是用来累计和记忆输入脉冲的个数．计数是数字系统中很重要的基本操作，集成计数器是最广泛应用的逻辑部件之一。计数器种类较多，按构成计数器中的多触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器；根据计数制的不同，可分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器；根据计数的增减趋势，又分为加法、减法和可逆计数器。还有可预置数和可编程序功能计数器等。本实验主要研究中规模十进制计数器74LS161的功能及应用。

1、中规模集成计数器

74LS161 是四位二进制可预置同步计数器，由于它采用4 个主从JK 触发器作为记忆单元，故又称为四位二进制同步计数器，其集成芯片管脚如图1所示：

管脚符号说明：电源正端Vcc，接+5V ；异步置零（复位）端Rd；时钟脉冲CP；预置数控制端 A、B、C、D；数据输出端 QA、QB、QC、QD；进位输出端 RCO：使能端EP，ET；预置端 LD；

图1 74LS161 管脚图 GDOU-B-11-112 该计数器由于内部采用了快速进位电路，所以具有较高的计数速度。各触发器翻转是靠时钟脉冲信号的正跳变上升沿来完成的。时钟脉冲每正跳变一次，计数器内各触发器就同时翻转一次，74LS161的功能表如表1所示：

表1 74LS161 逻辑功能表

2、实现任意进制计数器

由于74LS161的计数容量为16，即计16个脉冲，发生一次进位，所以可以用它构成16进制以内的各进制计数器，实现的方法有两种：置零法（复位法）和置数法（置位法）。

集成计数器仿真实验

该实验以集成计数器74LS192D为例，测试其逻辑功能。它是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有异步清零和置位等功能。

仿真电路图如下所示：

U174LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14U2DCD_HEXJ1Key = UJ2Key = DJ3Key = RJ4Key = LV150 Hz

5 V VCC5VU3A74LS04DU3B74LS04DBO2.5 V

CO2.5 V 12345678901011VCC1213

调节各控制开关，是R=0，up接时钟脉冲，down和~ＬＤ接高电平。打开仿真开关，进行仿真实验，此时计数器工作在十进制加法计数模式，由９－＞０时，进位逻辑指示灯亮，如下图所示：

U174LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14U2DCD_HEXJ1Key = UJ2Key = DJ3Key = RJ4Key = LV150 Hz

5 V VCC5VU3A74LS04DU3B74LS04DBO2.5 V

CO2.5 V 12345678901011VCC1213

保持开关Ｊ３和Ｊ４不变，互换开关Ｊ１和Ｊ２状态，打开仿真开关进行仿真，此时计数器工作在十进制减法计数模式，当由０－＞９时，BO端产生借位信号，借位逻辑指示灯亮，如下图所示：

U174LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4~LOAD11~BO13~CO12CLR14U2DCD_HEXJ1Key = UJ2Key = DJ3Key = RJ4Key = LV150 Hz

5 V VCC5VU3A74LS04DU3B74LS04DBO2.5 V

CO2.5 V 12345678901011VCC1213 若需异步预置数，则只要将开关J4接低电平即可，此时计数器就工作在异步预置数模式，将输入端ＤＣＢＡ＝００１１的信号置入计数器，数码管即固定显示３，如下图所示：

集成计数器及其应用实验报告

一、实验目的

本实验旨在通过集成计数器及其应用的实验，使学生了解集成计数器的工作原理和应用场景，掌握计数器的使用方法。

二、实验原理

1. 集成计数器

集成计数器是一种数字电路元件，它能够在输入信号的作用下进行计数，并将结果输出。常见的集成计数器有74LS90、74LS93、74LS161等。

2. 74LS90集成计数器

74LS90是一种4位二进制同步上升计数器，它有四个输入端口：CLK（时钟输入）、RST（复位输入）、QA、QB、QC和QD（输出端口）。CLK端口接收时钟信号，RST端口接收复位信号，QA、QB、QC和QD则分别输出二进制码的各位。

3. 74LS47译码器

74LS47是一种BCD-7段译码器，它能够将BCD码转换为7段LED显示码。该元件有四个输入端口：A、B、C和D（接收BCD码），以及七个输出端口：a~g（分别对应7段LED显示管）。

三、实验设备与材料

1. 实验设备：

示波器、数字万用表等。

2. 实验材料：

7400系列芯片（包括74LS90和74LS47）、7段LED数码管、电阻、电容、开关等。

四、实验步骤

1. 搭建74LS90计数器电路

将74LS90计数器与时钟信号发生器连接，同时接入LED显示管，以观察计数器的工作情况。具体电路图如下：

2. 测试74LS90计数器

将开关S1打开，使时钟信号发生器开始工作，此时可以观察到LED显示管上数字不断增加。当数字达到9时，会自动清零并从0开始重新计数。

3. 搭建74LS47译码器电路

将74LS47译码器与LED显示管连接，以便将BCD码转换为7段LED显示码。具体电路图如下：

4. 测试74LS47译码器

将BCD码输入至74LS47译码器中，可以观察到相应的数字在7段LED显示管上显示出来。

五、实验结果及分析

通过以上实验步骤，我们成功搭建了集成计数器和译码器的电路，并测试了其工作情况。在测试过程中，我们发现集成计数器能够准确地进行计数，并在达到最大值后自动清零；而译码器则能够将BCD码转换为7段LED显示码，并在LED显示管上正确地显示出来。